叶轮设计

叶轮设计

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2023年2月22日发(作者：洗化)

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轴流泵叶轮叶片设计

1轴流泵叶轮水力模型设计参数2

2叶轮设计流程2

3叶轮根本参数的选择3

3.1比转速确实定3

3.2叶轮外径D和轮毂直径d

h

确实定3

3.3叶片数Z的选择4

4叶片各截面的叶栅计算〔流线法〕4

4.1流线法设计叶片总体步骤5

4.2分计算截面6

4.3选定叶栅疏密度l/t,计算弦长l=t*l/t6

7

4.5确定进口轴面速度Vm18

4.6确定出口圆周速度Vu29

叶片进出口角

1

和

2

10

L

，计算型线半径R10

4.9选择翼型11

4.10实例流程12

5叶片各截面的叶栅计算〔升力法〕14

5.1分计算截面15

5.2确定轴面速度Vm和叶轮环量Γ15

5.3计算

m

和此速度与圆周速度之间的夹角

m

16

5.4选定叶片平面重叠系数m或叶栅疏密度l/t17

5.5假定



角18

5.6求叶栅中翼型的升力系数Cl18

5.7选择翼型18

5.8叶栅影响的修正——平板叶栅修正法与确定翼型的安放角



22

5.9抗空化性能校核24

5.10计算叶轮的水力效率25

6叶片的绘型31

6.1绘翼型图31

6.2确定叶片旋转轴线位置33

6.3做叶片的轴面投影图33

6.4在叶片轴面投影图上做垂直于轴线的截面34

6.5做木模截线34

6.6生成三维叶片〔如图23所示〕37

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液体在轴流泵叶轮内的流动是一种复杂的空间运动。任何一种空间运动都可以看成是

三个相互垂直的运动的合成。研究水流在轴流式叶轮中的运动时，为了方便，采用圆柱坐

标系f(R,u,z)，R为半径方向，u为圆周方向，z为泵轴线方向。

通常在分析和设计轴流泵叶片时，主要研究轴流式叶轮中液体速度在三个坐标轴上的

分量，并按照圆柱层无关性假设〔液体质点在以泵轴线为中心线的圆柱面上流动，且相邻

各圆柱面上的液体质点的运动互不相关，即不存在径向分速度，Vr=0〕。显然，圆柱面就

是流面。

按照圆柱层无关性假设，可以把叶轮内复杂的运动，简化为研究圆柱面上的流动，在

叶轮内可以作出很多个这种圆柱流面，每个流面上的流动可能不同，但研究的方法一样，

因而只要研究透彻一个流面的流动，其他流面的流动也就类似地得到解决。

我们知道，圆柱面沿母线截开后，可以展开在平面上。圆柱面和各叶片相交，其截面

〔翼型或翼型剖面〕在平面上构成一组叶栅〔无限平面直列叶栅〕，如如下图所示。

于是，研究轴流泵叶轮内的流动，就简化为研究对应几个圆柱流面上的叶栅中翼型的流动。几个

圆柱流面上的翼型组合起来，就是轴流泵叶片。

1轴流泵叶轮水力模型设计参数

叶轮直径D=300mm；转速n=1450r/min；

2叶轮设计流程

第一、确定转速n和比转速n

s

第二、估算泵的效率

第三、确定叶轮主要结构参数

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〔1〕确定叶轮的轮毂比

hd；〔2〕叶片数Z；〔3〕外径D。

第四、叶片的设计〔流线法、升力法、……〕

第五、叶片的绘型

3叶轮根本参数的选择

3.1比转速确实定

转速n后，就可根据公式计算出比转速来。轴流泵的比转速ns一般为500-1200，但

根据需要，可以超出此X围，有些资料介绍ns的X围为400-2000.

ns=

3/4

3.65nQ

H

≈954

3.2叶轮外径D和轮毂直径dh确实定

叶轮直径D和轮毂直径d

h

应根据轴面速度Vm的大小来确定。轴面速度Vm的可按下

面式计算：

Vm2

3nQ=3

20.0714500.363=91.38625m/s

式中Q——设计流量

n——转速

Vm——液体进入转轮以前的轴面速度

轮毂比d

h

/D与比转速ns有关，其值根据表1或图1选取:

表1轮毂比dh/D与比转速ns的关系

ns5

dh/D

图1轮毂比dh/D与比转速ns的关系曲线

从图与表中可看出，轮毂比dh/D随比转速ns的减小而增大，这是因为：为了减小叶

片在液流中的迎面阻力，必须使叶片后面不产生漩涡层，必须要使每一计算截面上围绕翼

型流动的速度环量Γ1相等。

所以根据以上表示，选择轮毂比为dh/D=0.40

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2

2

2

440.3631

91.386(10.4)

(1)

Q

D

dh

Vm

D













0.295693m

3.3叶片数Z的选择

轴流泵叶轮的叶片数Z与比转速ns有关，其统计数据列于表2

表2叶片数Z与比转速ns的关系

ns500500-800>800

Z65-44-3

根据上表选择叶片数Z=4

4叶片各截面的叶栅计算〔流线法〕

如果用半径为r和〔r+dr〕的两个同心圆柱面去切割轴流泵的叶轮，如此得到一个包

括翼型在内的液体圆环，如图2所示，如将这个圆环剖开并展开于平面上，如此得到一个

无限直列叶栅，如图3所示。

图2用圆柱面切割叶轮示意图

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图3无限直列叶栅

这个叶栅是由许多一样的翼型组成的，当液体流过叶栅时，每个翼型像单个翼型那样，

会受到升力和迎面阻力的作用，但由于邻近翼型的相互影响，叶栅中翼型上的升力和迎面

阻力的数值与作用在单个翼型上的升力和迎面阻力的数值不同。

用流线法设计叶轮叶片时，按下述程序进展。

4.1流线法设计叶片总体步骤

流线法设计的总体详细步骤如下：

〔1〕完成第3局部中的比转速、转速和叶轮外径确实定；

〔2〕分流面〔一般分为5个〕，流面间距一般相等，并且轮毂、轮缘可作为两个流面；

〔3〕选择叶栅稠密度l/t，计算弦长l=t*l/t；

〔4〕确定容积效率

V

，各截面的容积效率

V

可以取同一值。

〔5〕叶片厚度计算，轮毂处最大厚度Ymax=〔0.012-0.015〕KD1.5H，从轮毂到

轮缘的叶片厚度按线性规律变化；

〔6〕估算各截面的排挤系数max

2

1

3sin

L

Y

t













。叶弦角

L

一般可近似取轮缘处20，

轮毂处40，从轮缘到轮毂按线性规律变化；

〔7〕水力效率

h

，中间截面按(0.020.03)

h

确定，从轮缘到轮毂线性变化；

〔8〕选定'

2u

V的修正系数，计算'

22uu

VV。

〔9〕计算各截面进口液流角'

1

，选择冲角

1

，确定叶片进口角'

111

；

〔10〕计算各截面出口液流角'

2

，'

2m

V认为等于各截面进口轴面速度；

〔11〕确定叶片出口角'

222

，考虑有限叶片数等因素影响，

2

的选用X围

为〔0~3〕；

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〔12〕确定叶弦安放角

L

，计算型线半径R。

4.2分计算截面

通常选取五个计算截面，如图4所示，各计算截面的半径按如下各式确定：

×0.295693=0.06505m

×0.295693=0.1419326m

R3=(R1+R5)/2=0.10349m

R2=(R1+R3)/2=0.122711m

R4=(R5+R3)/2=0.08427m

图4分计算截面

4.3选定叶栅疏密度l/t,计算弦长l=t*l/t

叶栅稠密度l/t是轴流泵叶轮的重要几何参数，他直接影响泵的效率，也是决定空化

性能的重要参数。

〔1〕从能量转换和空化性能考虑，不论叶片数多少，叶片都应当有一定的长度，用

以形成理想的通道，所以选择还应当考虑叶片数的多少。根据研究，推荐一下几组外缘处

的l/t值，供设计时参考：

3,0.65~0.75

l

z

t

；4,0.75~0.85

l

z

t

；5,0.84~0.94

l

z

t



〔2〕另外应当适当减小外缘侧的，增加轮毂侧的，以减小内外侧翼型的长度差，均

衡叶片出口扬程。推荐轮缘和轮毂翼型稠密度的关系为(l/t)

轮毂

=〔1.3~1.4〕(l/t)

轮缘

，

轮缘和轮毂之间各截面的l/t按照线性规律变化。

关醒凡教授给出了某某大学系列模型用的叶栅稠密度统计图，如如下图所示。

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也有文献推荐，按照图6所示的曲线(l/t)

轮缘

=f(KH)来确定轮缘处的l/t，K

H

按下式

计算

22

H

H

K

D



式中H——泵的扬程

n——转速

D——叶轮外缘直径

图6〔l/t〕轮缘与KH的关系曲线

常取〔l/t〕

轮廓

—1.3〕〔l/t〕

轮缘

，并且从轮毂到轮缘的l/t是按线性规律变化的。

轮毂处叶片最大厚度可按下式粗略计算

Ymax=〔0.012-0.015〕KD1.5H=9.7-12.1mm

式中D——叶轮外径〔m〕

H——扬程(m)

Ymax——轮毂处叶片最大厚度〔m〕

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K为材料系数，近似取K=1

轮毂处的叶片相对厚度Ymax/l通常为10%-15%左右。轮缘处的叶片厚度应尽量薄一

些为好，通常按照工艺条件条件确定，相对厚度通常取为2%-5%。从轮毂到轮缘的叶片厚

度按线性规律变化。

以上公式仅用来作为叶片厚度的粗略计算，待叶轮设计完后，应进展强度校核计算。

4.5确定进口轴面速度Vm1

轴面速度Vm1=

1

V

m

‘/



〔考虑各截面的排挤影响〕

其中，进口前轴面速度

1

V

m

‘可按下式计算：

1

22

V

4

V

()m

Q

Ddh





‘=

22

40.363

(0.2956930.118277)0.98





=6.30m/s

式中Q——流量

D——叶轮外径

Dh——轮毂直径

V

——容积效率，各截面的容积效率

V

可以取同一值。容积效率通常按照

V





——各截面的排挤系数max

2

1

3sin

L

Y

t













。叶弦角

L

一般可近似取轮缘处

20，轮毂处40，从轮缘到轮毂按线性规律变化。

叶轮环量Γ可根据泵根本方程式求得

Γ=

2gHt



=

29.816.024096

151.767



=2.445362m/s

式中g——



——角速度

Ht——理论扬程

Ht=H/

h



h

为水力效率

=

30

n

=151.767rad/s

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Ht=H/

h

=5/0.9=5.556m

4.6确定出口圆周速度Vu2

轴流泵叶轮的设计中，有一种叶片出口流动为自由旋涡模式〔VuR=const〕的设计理

论。按照自由旋涡设计理论算得的相对液流角，轮缘侧小，越到轮毂侧越大，叶片的扭曲

角

0



h

很大，影响泵的效率，尤其在非设计工况下，泵的效率下降的比拟快，泵

的高效率X围窄。有关专家根据不同比转速模型不同出口环量分布试验结果，为了提高轮

缘侧环量，减小轮毂侧环量，给出了一种从轮缘到轮毂按照线性变化修正环量分布的规律，

如下所示：

'

22uu

VV

式中，'

2u

V——按'

2u

VRconst计算的旋转分速度

2u

V——修正后旋转分速度

——'

2u

V修正系数，=0.9~1.1。

0.9

0.95

1

1.05

1.1

01

对于出口圆周分速度'

2u

V，可按照下式计算：

'

1

2

Tu

u

gHuv

V

u





1u

h

gH

v

u



式中，u——圆周速度，

60

nD

u



(D-研究圆柱流面的直径)

H——扬程

H

T

——理论扬程，H

T

=H/

h



1u

V——进口圆周分速度，

1u

V由吸入条件决定，通常

1u

V=0

h

——水力效率。水力效率

h

，中间截面按(0.020.03)

h

确定，从轮



轮毂轮缘

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缘到轮毂线性变化。

叶片进出口角

1

和

2



〔1〕计算各截面叶片进口角

1



一般是，计算各截面进口液流角'

1

，选择冲角

1

，确定叶片进口角'

111

。

按照速度三角形，'

1

1

arctanm

V

u

。

冲角

1

的选用X围为0~3，从轮毂到轮缘增加，比转速大着取小值。

〔2〕计算各截面叶片出口角

2



一般是，计算各截面出口液流角'

2

，选择冲角

2

，确定叶片出口角'

222

。

按照速度三角形，计算各截面出口液流角'

2

2

2

arctanm

u

V

uV





。

通常，

12

uuu，

21mmm

VVV，即认为

2m

V等于各截面进口轴面速度。

考虑有限叶片数等因素影响，

2

的选用X围为〔0~3〕；

L

，计算型线半径R

叶片型线是连续曲线，通常采用单圆弧或抛物线，如如下图所示：

对于圆弧叶片，各角度关系为：

1L



，

2/)(

21



L

，

2L

，

12

，2/

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型线的高度H：)

2

sin(sin21







llH

L

型线的拱度h：

1cos

()()

2sin2tan2sin

lll

hRRh









型线的半径R：

21

12

coscos

2sin

2sin

2

2

llH

R











222()()

2

l

RRh，

21

()

82

lh

R

h



4.9选择翼型

轴流泵设计中所用到的翼型技术资料，有的是从飞机翼型资料中得来的，有的是

从水洞中研究的来的，一般飞机翼型的能量性能可能是较好的，但抗空化性能可能很

差，而利用水洞对翼型进展研究，其主要目的是寻找适用于水力机械的翼型。要求翼

型上的负荷均匀，以便改善翼型的抗空化性能。最大厚度在〔0.45-0.5〕l处的翼型

负荷分布均匀，最小压力较高，有利于改善叶栅的抗空化性能。

选择翼型的原如此：

1)要求设计出来的叶轮效率高；

2)要求设计出来的叶轮抗空化性能良好。

翼型资料详见参考文献《叶片泵设计手册》第268-278页内的各种翼型。

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5叶片各截面的叶栅计算〔升力法〕

如果用半径为r和〔r+dr〕的两个同心圆柱面去切割轴流泵的叶轮，如此得到一个包

括翼型在内的液体圆环，如图2所示，如将这个圆环剖开并展开于平面上，如此得到一个

无限直列叶栅，如图3所示。

图2用圆柱面切割叶轮示意图

图3无限直列叶栅

这个叶栅是由许多一样的翼型组成的，当液体流过叶栅时，每个翼型像单个翼型那样，

会受到升力和迎面阻力的作用，但由于邻近翼型的相互影响，叶栅中翼型上的升力和迎面

阻力的数值与作用在单个翼型上的升力和迎面阻力的数值不同。

用升力法设计时，按下述程序进展。

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5.1分计算截面

通常选取五个计算截面，如图4所示，各计算截面的半径按如下各式确定：

×0.295693=0.06505m

×0.295693=0.1419326m

R3=(R1+R5)/2=0.10349m

R2=(R1+R3)/2=0.122711m

R4=(R5+R3)/2=0.08427m

图4分计算截面

5.2确定轴面速度Vm和叶轮环量Γ

通常认为各截面的轴面速度Vm和叶轮环量Γ是相等的，即所谓均匀分布规律。

轴面速度Vm可按下式计算：

Vm=

22

4

()

Q

Ddh

=

22

40.363

(0.2956930.118277)





=6.296153m/s

式中Q——流量

D——叶轮外径

Dh——轮毂直径

叶轮环量Γ可根据泵根本方程式求得

Γ=

2gHt



=

29.816.024096

151.767



=2.445362m/s

式中g——



——角速度

Ht——理论扬程

Ht=H/

hh

为水力效率

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=

30

n

=151.767rad/s

Ht=H/h=5/0.9=5.556m

5.3计算

m

和此速度与圆周速度之间的夹角

m

1)做进出口速度三角形

为了做进出口速度三角形，必须首先求出u，V

m

，V

u1

和V

u2

，叶栅进口处和出口处圆

周速度u都是相等的，其大小由下式确定

u=r=

30

nr

(m/s)

式中n——泵转速

r——计算截面的半径

叶轮进口处绝对速度的圆周方向分量V

u1

决定于吸入室的结构，通常V

u1

=0

可从泵的根本方程式求得叶轮出口处的绝对速度的圆周方向分量V

u2

V

u1

=V

u1

+

Hg

h

(m/s)

当求出u，V

m

和V

u2

后，就可作出叶轮的进口速度三角形ABC和出口速度三角形ABD，

如图5所示

2)计算

m

和

m

在图5中，可以得到叶轮进口处和出口处的相对速度

1

和

2

，将此两速度向量

相加，再除以2，如此得到1

和2

的几何平均值m与这个速度的方向。其具体做

法是先找出CD线的重点E，然后连接E、B两点，即得到m。m的大小可由下式

求得

m=22

21

()

2

VuVu

Vmu





m

的大小可由下式求得

tgm=

21

()

2

Vm

VuVu

u





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图5叶轮出口速度三角形

5.4选定叶片平面重叠系数m或叶栅疏密度l/t

叶片各断面的平面包角为

2

m

z





式中z——叶片数

m——叶片重叠系数，它表示叶轮叶片在平面投影图上的重叠程度。高比转速的

叶轮选小于1的值，在小型轴流泵中，常把叶片和轮毂铸成一体，此时为了简化铸造

工艺，也常选m<1。对于低比转速的叶轮，为了提高抗空化性能，常选m等于1或大

于1。

m选定后，就可求出叶片各断面的平面包角，而后翼型弦长可用下式确定

coscos

r

l





〔mm〕

式中



——平面投影圆弧长

L——翼型弦长

由于栅距

2r

t

z





，所以当翼型弧长求出后，如此叶栅疏密度也就可以求得了，

即

cos2cos

lrzm

tr









在某些资料中，不是通过选m来确定l/t，而是通过图6所示的曲线〔l/t〕轮

廓=f(KH)来确定轮缘处的l/t，K

H

按下式计算

22

H

H

K

D



式中H——泵的扬程

n——转速

D——叶轮外缘直径

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图6〔l/t〕轮缘与KH的关系曲线

常取〔l/t〕

轮廓

—1.3〕〔l/t〕

轮缘

，并且从轮毂到轮缘的l/t是按线性规律变化的。

5.5假定



角



越小，翼型的升阻比〔即

1

tg

〕就越大，迎面阻力就越小，从而翼型的水力效

率就越高。一般先选λ=1，然后在设计中核算。

5.6求叶栅中翼型的升力系数Cl

将上述的量代入以下公式

2

2cos

sin()

lgHtVm

Cl

tmum









就可求得翼型的升力系数Cl

5.7选择翼型

轴流泵设计中所用到的翼型技术资料，有的是从飞机翼型资料中得来的，有的是

从水洞中研究的来的，一般飞机翼型的能量性能可能是较好的，但抗空化性能可能很

差，而利用水洞对翼型进展研究，其主要目的是寻找适用于水力机械的翼型。对翼型

的要求除要求升阻比大外，还要求翼型上的负荷均匀，以便改善翼型的抗空化性能。

最大厚度在〔0.45-0.5〕l处的翼型负荷分布均匀，最小压力较高，有利于改善叶栅

的抗空化性能。

选择翼型的原如此：

1)要求设计出来的叶轮效率高

2)要求设计出来的叶轮抗空化性能良好。

本设计选择NACA44-06翼型。

NACA44-06翼型是用四位数表示的。第一位数表示翼型骨线的长度，〔即翼型骨线

到翼弦的最大距离〕，以弦长的百分比表示，第二位数表示最大弯度离翼型前缘的距

离，以弦长的十分之几表示，而后两位数是以弦长的百分比表示的叶片厚度。

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NACA44翼型的坐标数据可从表3中查到

表内b的数值如果为“—〞，如此表示b位于翼弦下，反之，如果b的数值为“+〞，

如此表示b位于翼弦上面。

表3NACA44翼型坐标

各个截面的翼型实际坐标换算如下表所示：

表4截面1翼型

X1百分比X1实际长h1百分比h1实际长b1百分比b1实际长

0-----

5

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10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

95

100-----

表5截面2翼型

X2百分比X2实际长h2百分比h2实际长b2百分比b2实际长

0-----

5

10

15

20

25

30

40

5073

60

70

80

90

95

100-----

表6截面3翼型

X3百分比X2实际长h3百分比h3实际长b3百分比b2实际长

0-----

5

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10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

95

100-----

表7截面4翼型

X4百分比X2实际长h4百分比h4实际长b4百分比b4实际长

0-----

5

10

15

20

25

30

40

50

60

70

80

90

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100-----

表8截面5翼型

X5百分比X2实际长h5百分比h5实际长b5百分比b5实际长

0-----

5

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20

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60

70

80

90

95

100-----

翼型的升力系数CL1与



角，冲角



的关系曲线如图7所示

图7NACA44翼型升力系数与λ角，冲角σ的关系曲线

5.8叶栅影响的修正——平板叶栅修正法与确定翼型的安放角



由于叶栅中邻近翼型的相互影响，叶栅中翼型的升力系数C

L

和单个翼型的升力系

数C

L1

是不等的。因此，必须用一定得方法将叶栅中翼型的升力系数C

L

变换为单个翼

型的升力系数C

L1

。目前常用平板直列叶栅的资料来进展变换，或者说用平板直列叶栅

的修正资料来进展修正。

平板直列叶栅的修正资料是用理论计算法得到的，它以曲线的形式给出了平板在

不同安放角时平板叶栅的相对间距t/l与修正系数lp间的关系，如图1-35所示。修

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正系数l

p

等于叶栅平板的升力系数C

L

与单个平板的升力系数C

L1

之比值，即

1

Cl

lp

Cl



从图9可见，修正系数l

p

与叶栅中平板的安放角



和平板叶栅的相对间距t/l

有关。

为了借助平板叶栅的修正系数l

p

来修正所选用翼型的升力系数C

L1

，就必须把所

计算的叶栅变成当量平板叶栅。当量平板叶栅是这样得到的〔如图8所示〕，通过栅

内翼型的后缘A和翼型骨线中点C作一直线AB，再由翼型的前缘D作翼弦AD的垂线

DB，垂线DB与直线AB交于B点，如此直线AB组成的叶栅称之为当量平板叶栅。其

相对间距为t/l

p

，t是所计算的叶栅间距，l

p

是当量平板的弦长。当量平板的安放角

就是AB直线与圆周方向间的夹角

p

，有了t/lp和

p

，就可由图9查出系数l

p

，

于是就可由公式

1

Cl

lp

Cl



求出平板单翼型升力系数CL

1

。

图8作当量平板叶栅

采用平板叶栅修正法来计算翼型时，可按下述步骤进展：

1)根据公式

2

2cos

sin()

lgHtVm

Cl

tmum









求出叶栅中翼型的升力系数C

L

；

2)假定t/lp=t/l和00(48)pm

，在如下图中查出lp

；

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图9流体绕平板直列叶栅内平板与单平板的关系曲线

3)确定y

max

与y

max

/l；

4)根据如下公式C

l1

=Cl/lp求出单个翼型的升力系数C

L1

；

5〕根据求出的C

L1

在图7中选取翼型并找出翼型的冲角



。选取翼型的y

max

/l与

上面确定的y

max

/l不宜相差太大，以免由于翼型的加厚或减薄算出的冲角偏离最优冲

角过远；

6〕按

m



和l/t画出翼型，然后画出当量平板。随后按求得的当量平

板叶栅相对间距t/lp和平板安放角

p

在图9中查出l

p

，于是又一次的把C

L1

计算出

来。根据这次求得C

L1

，再在图7中找出冲角



。要求两次所得的冲角



极为相近〔即

两次所得CL1极为相近〕，否如此要继续计算，通常希望冲角



不大于8度。

当冲角



确定后，如此翼型安放角



也就确定了，即

m



。

5.9抗空化性能校核

泵的抗空化性能应使叶栅的空化余量

hr

小于或等于装置空化余量

ha

减去

〔0.3-0.5〕〔m〕的裕量，或使叶栅的空化余量

hr

乘〔1.1-1.3〕的安全裕度后应小

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于或等于装置空化余量

ha

，即泵的抗空化性能应满足下面的要求

(0.30.5)hrham

或

(1.11.3)hrha

hr

可由下面的经验公式得到：

4/8

5.62

()

nQ

hr

C



式中n——泵的转速

Q——泵的设计流量

C——空化比转速，轴流泵的C为800-1100左右

经计算

4/84/8

5.62

5.6214500.3631

()()

1000

nQ

hr

C





而装置空化余量

由于2.21=2.88<7

所以，该泵的设计符合抗空化性能要求。

5.10计算叶轮的水力效率

各计算截面叶栅的水力效率



可按下式进展计算

sin

1

sin()

m

h

um











表9叶片计算列表

序号计算公式单位R1R2R3R4R5

1rm

2

U=

30

nr

m/s

3Vmm/s

4Vu2=gHt/um/s

5u-Vu2/2m/s

6222(2/2)mVmuVum2/s2

7

2/2

Vm

tgm

uVu





8

m

(0)

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9cosβm

10λ(假定)

(0)

11111

11cosλ

12sin(βm+λ)

13

2

2cos

sin()

lgHtVm

Cl

tmum









14m(选择)

15

cos/

t

m

l



(设

cos

=cosm)

16

t=

D

Z



m

17lm

18取lm

19

Cl=(Cl

l

t

)

t

l

20Ymax/l〔取定〕

21ymaxmm

22lp

23Cl1=Cl/lp

24选NACA44-06翼型

NACA44-0

6

NACA44-0

6

NACA44-0

6

NACA44-0

6

NACA44-0

6

25

(0)

0

26

m



(0)

27

(0)

2

28

sin

1

sin()

m

h

um











生成三维叶片厚发现叶片不够光滑，需要进一步调整，需将第三个翼型的安放角增大

1度并将其旋转轴线沿头部方向减小0.8mm，第五个翼型的安放角减小1度。再次生成的

三维叶片比拟光滑。

将叶片在空间安装装配关系排列好，将每个翼型控制点的三维坐标计算并表示出来如

下。

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表10翼型1

r圆心角cosxsinyz

表11翼型2

r圆心角cosxsinyz

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表12翼型3

r圆心角cosxsinyz

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表13翼型4

r圆心角cosxsinyz

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表14翼型5

r圆心角cosxsinyz

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6叶片的绘型

6.1绘翼型图

按计算得到的各截面翼型断面尺寸与翼型的安放角

，就可绘出各计算截面展开图

上的翼型。如图10——图15所示

图10截面1翼型

图11截面2翼型

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图12截面3翼型

图13截面4翼型

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图14截面5翼型

6.2确定叶片旋转轴线位置

通常取离翼型前缘点30-40%L的位置作为叶片旋转轴线的位置。如图15所示。

图15翼型旋转轴线确定

6.3做叶片的轴面投影图

将展开图上翼型旋转中心到翼型进、出口最远点之纵坐标方向的距离画到平面图上的

相应半径上，就得到了此半径上的进出口点。其余半径上进出口点的求法同上。将轴面投

影图上各半径上的进出口点分别连结，如此得到叶片轴面投影图进、出口边。要求进出口

边是光滑的曲线，否如此可以调整叶片旋转中心的位置。如图16所示

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图16轴面投影图

6.4在叶片轴面投影图上做垂直于轴线的截面

根据叶片大小的不同，在轴面投影图上取10块左右木板，木板厚度可以选5-10mm

不等〔大的叶片可以选更大值〕。本设计选取7mm、5mm和2.5mm两种，如图16所示。然

后做水平的木模辅助线〔即木模截面〕1，2，3……

6.5做木模截线

在翼型截面展开图上也可作出和轴面投影图上相应的木模辅助线1，2，3……每一根

木模辅助线和翼型截面有两个交点，就可以在平面图上找到相应的点，同一木模辅助线与

每一个翼型截面图的工作面和背面的交点都分别画到平面投影图上，就可以做出木模截面

同叶片工作面和背面的交线，工作面用实线表示，背面用虚线表示，这样的交线称为木模

截线〔或称模型截线〕。这些木模截线也应是光滑的曲线，否如此就要改变旋转中心的位

置，或者改变翼型厚度，重做新图。如图17——图22所示。

图17截面1

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图18截面2

图19截面3

图20截面4

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图21截面5

图22叶片木模图

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6.6生成三维叶片〔如图23所示〕

图23三维叶片